3 telli sensörler için örnekleme frekansının ayarlanması, Nyquist örnekleme teoremine sıkı sıkıya bağlı kalmayı gerektirir ve belirli sensör tipine ve sinyalin dinamik özelliklerine göre uyarlanmalıdır. Temel prensip şudur: örnekleme frekansı, sinyalin en yüksek frekans bileşeninin iki katından büyük olmalıdır; pratik uygulamalarda, sinyal bütünlüğünü sağlamak için tipik olarak 3 ila 10 kat veya daha fazla bir faktör benimsenir.
I. Örnekleme Frekansını Ayarlamaya İlişkin Temel Prensipler
Nyquist Örnekleme Teoremi
Sinyalin örtüşmesini önlemek için, örnekleme frekansının ($f_s$) şu koşulu karşılaması gerekir: $f_s > 2 \\times f_{max}$, burada $f_{max}$, ölçülen sinyalin en yüksek frekans bileşenini temsil eder.
Mühendislik Güvenlik Marjı
Pratik uygulamalarda, özellikle sinüzoidal sinyaller için dalga biçimi yeniden yapılandırma doğruluğunu artırmak için genellikle 5 ila 10 kat arasında bir çarpan seçilir.
Kenar Yumuşatma{0}}Filtrelemesi
Yüksek-hassasiyetli sistemlerde, yüksek-frekans girişiminin sinyali kirletmesini önlemek için, Analog-dijital-Dönüştürücüden (ADC) önce, kesme frekansı $f_s/2$'nin biraz altına ayarlanmış bir alçak-geçiş filtresi kurulmalıdır.
II. Sensör Tipine Göre Önerilen Örnekleme Frekansları
|
Sensör Tipi |
Sinyal Özellikleri |
Önerilen Örnekleme Frekansı |
Notlar |
|
PT100/PT1000 RTD |
Yavaş yavaş değişen sinyal (saniye cinsinden tepki süresi) |
1–10Hz |
Sıcaklık yavaşça değişir; aşırı yüksek örnekleme oranları gereksizdir ve bunun yerine sinyal gürültüsünü artırabilir. |
|
3-Kablolu Hall Etkili Hız Sensörü |
Darbeli kare dalga; frekans dönme hızıyla doğru orantılıdır |
Maksimum çıkış frekansının 5 katına eşit veya daha büyük |
Örneğin, 3000 rpm'lik (50 Hz) bir ölçüm için, 250 Hz'den büyük veya buna eşit bir örnekleme hızı önerilir; 500 Hz'den büyük veya ona eşit olması önerilir. |
|
3 Telli Titreşim Sensörü (İvme Ölçer) |
Yüksek-frekanslı titreşim (onlarca ila binlerce Hz) |
En yüksek frekansın 10 katına eşit veya daha büyük |
Örneğin, 2 kHz titreşimi ölçmek için, doğru FFT analizi sağlamak amacıyla örnekleme hızı 20 kHz'den büyük veya ona eşit olmalıdır. |
|
3-Kablolu Basınç Transmitteri (4–20 mA Çıkış) |
Yavaşça değişen veya düşük-genlikte dalgalanan sinyal |
10–100Hz |
Tepki hızını ve stabiliteyi dengeleyerek hidrolik ve pnömatik sistemlerin dinamik izlenmesi için uygundur. |
Kalibrasyon Önerileri: Statik kalibrasyon için örnekleme hızını 1–5 Hz'ye ayarlayın ve ortalama değeri hesaplayın; Dinamik kalibrasyon için, tüm sinyal dalga formlarının yakalandığından emin olmak amacıyla bir osiloskop veya veri toplama kartı kullanın.
